深圳地鐵暗挖區(qū)間隧道樁基礎(chǔ)托換技術(shù)方案

1托換結(jié)構(gòu)的托換深圳地鐵一期工程的3c段隧道為百貨商場(chǎng)綜合大樓和國(guó)際酒店的綜合體。為了減少隧道施工對(duì)建筑地基基的影響，隧道結(jié)構(gòu)類型采用單孔雙層覆層隧道。在隧道施工之前,需采用可靠的技術(shù)方案對(duì)隧道施工范圍內(nèi)建筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行托換,使其上部結(jié)構(gòu)荷載通過(guò)新構(gòu)筑的托換結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換到隧道施工范圍外的新樁基礎(chǔ)上,以確保建筑物的正常使用。根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)變形控制要求及托換技術(shù)的可靠性,選定大軸力的百貨廣場(chǎng)裙樓獨(dú)立樁基托換采用主動(dòng)托換技術(shù),軸力較小的華中國(guó)際酒店樁基托換采用被動(dòng)托換技術(shù)。被動(dòng)托換技術(shù)是指原樁基在卸載的過(guò)程中,其上部結(jié)構(gòu)荷載隨托換結(jié)構(gòu)的變形,被動(dòng)地轉(zhuǎn)換到新樁基,托換前后對(duì)上部結(jié)構(gòu)的變形無(wú)法進(jìn)行調(diào)控,一般用于托換荷載較小或結(jié)構(gòu)變形控制要求不甚高的托換工程,相對(duì)可靠性較低。主動(dòng)托換技術(shù)是指原樁基在卸載之前對(duì)新樁基和托換結(jié)構(gòu)施加荷載,以部分消除托換體系長(zhǎng)期變形的時(shí)空效應(yīng),并在上部結(jié)構(gòu)荷載轉(zhuǎn)換過(guò)程中對(duì)托換結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)的變形可以運(yùn)用頂升裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控,一般用于托換荷載大或結(jié)構(gòu)變形要求高的托換工程,相對(duì)可靠性較高。2沉管灌注樁樁華中國(guó)際酒店為主樓12層、裙樓3層的高層建筑,無(wú)地下室,為深圳特區(qū)創(chuàng)建之初修建。原樁基為沉管灌注的摩擦樁,樁徑ф480,C20混凝土的群樁基礎(chǔ),樁底持力地層為礫砂層,其門(mén)廳處的被托換柱估算設(shè)計(jì)軸力最大值約2311kN。華中酒店裙樓樁基,需要托換門(mén)廊兩柱下6根樁及門(mén)廳三柱下10根樁,樁底標(biāo)高位于隧道拱頂以上約6.0m。樁基托換平面及剖面圖如圖1、圖2所示。3板柱下承臺(tái)與樁換結(jié)合方式根據(jù)華中國(guó)際酒店的結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)型式和施工操作空間,及綜合考慮到該酒店無(wú)地下室,基礎(chǔ)平臺(tái)相對(duì)地面標(biāo)高僅-0.8m,確定華中國(guó)際酒店樁基托換采用板式托換基礎(chǔ)包被托換柱下承臺(tái)的方式,托換新樁采用ф300mm嵌巖無(wú)砂混凝土鋼管灌注樁。其優(yōu)點(diǎn)有:托換梁基坑的深度較小,盡量減少了在托換結(jié)構(gòu)施工期間,因基坑開(kāi)挖對(duì)既有建筑物摩擦型樁基礎(chǔ)承載力的影響;利用上部結(jié)構(gòu)既有柱下承臺(tái)與新筑板式托換基礎(chǔ)結(jié)合作為傳力構(gòu)件,傳力可靠、直觀;施工組織的難度相對(duì)較小,操作方便,干擾較小。4無(wú)砂混凝土管道和被動(dòng)加固的關(guān)鍵技術(shù)4.1嵌巖鋼管樁施工工藝托換新樁采用ф300嵌巖無(wú)砂混凝土鋼管灌注樁,單樁設(shè)計(jì)承載力為400kN,要求樁身進(jìn)入中風(fēng)化巖1.0m以上,入巖部分樁徑為ф220,鋼管樁成孔設(shè)備選用XY-2型地質(zhì)鉆機(jī),遇土層、強(qiáng)風(fēng)化巖層選用鑲焊硬質(zhì)合金的三翼鉆頭,中風(fēng)化以上巖層選用金剛石鉆頭或鋼砂鉆頭結(jié)合鋼粒鉆進(jìn),成孔過(guò)程中采用泥漿護(hù)壁。ф300嵌巖鋼管樁鋼管采用A3鋼,管徑ф168,壁厚7mm(其示意圖如圖3),受施工操作空間限制,分為每3.0m一節(jié),節(jié)與節(jié)間采用長(zhǎng)250mm、管徑ф180、壁厚5mm的鋼管連接,鋼管內(nèi)填充水泥漿與碎石固結(jié)體,先注水灰比0.5水泥漿置換孔內(nèi)護(hù)壁泥漿,再投放粒徑1cm～3cm碎石,碎石與水泥漿固結(jié)形成強(qiáng)度標(biāo)號(hào)C15的混凝土,從而完成鋼管灌注樁的施工。華中國(guó)際酒店樁基托換采用板式托換基礎(chǔ)包承臺(tái)式,板式托換基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮了托換荷載的傳遞方向,局部按梁式結(jié)構(gòu)配筋,托換基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)C40,高2.0m,整體抗彎剛度較大。華中國(guó)際酒店被托換柱下既有樁基承臺(tái)整體包裹于托換梁內(nèi),承臺(tái)表面進(jìn)行鑿毛處理。當(dāng)被托換既有樁基因承載力降低而產(chǎn)生沉降變形時(shí),上部結(jié)構(gòu)荷載通過(guò)承臺(tái)與現(xiàn)澆的托換基礎(chǔ)的新舊混凝土的結(jié)合作用傳遞至新構(gòu)筑的ф300嵌巖鋼管灌注樁基礎(chǔ)。4.3預(yù)應(yīng)力管道型預(yù)壓樁托換基礎(chǔ)混凝土澆筑施工中,緩做鋼管樁與托換基礎(chǔ)的連接,而且是在兩者結(jié)合部位預(yù)留一上小下大的四棱柱體孔洞,用以穩(wěn)壓封樁,其剖面圖如圖4所示。穩(wěn)壓封樁應(yīng)在托換基礎(chǔ)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的75%后進(jìn)行,即利用托換基礎(chǔ)上預(yù)埋的鋼筋提供反力,用1000kN千斤頂和簡(jiǎn)易反力架裝置對(duì)鋼管樁施加預(yù)壓,先逐級(jí)加載至700kN穩(wěn)壓,當(dāng)樁沉降速率小于0.5mm/h時(shí),卸載至設(shè)計(jì)荷載400kN,然后于穩(wěn)壓孔中澆搗微膨脹C40混凝土封樁,待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%后拆除千斤頂裝置。通過(guò)穩(wěn)壓封樁施工,一方面部分消除托換體系在上部結(jié)構(gòu)荷載向鋼管樁基轉(zhuǎn)換后將產(chǎn)生的沉降變形,使其具有預(yù)壓樁的特點(diǎn);另一方面通過(guò)靜壓實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)鋼管樁的工程質(zhì)量,確保托換施工萬(wàn)無(wú)一失。5托換施工技術(shù)工程實(shí)踐證明在給定的加固條件下,隧道施工所引起的華中國(guó)際酒店下的樁基位移和主應(yīng)力均在允許范圍內(nèi),其門(mén)式托換基礎(chǔ)對(duì)隧道起著強(qiáng)有力的加固作用。由于暗挖隧道從百貨廣場(chǎng)大廈及華中國(guó)際酒店建筑物下穿過(guò),在建筑物樁基托換區(qū)段,均自地表或建筑物內(nèi)對(duì)施工隧道影響范圍內(nèi)的不良地層,實(shí)施了注漿加固措施,提高了地層的穩(wěn)定性和承載力。在托換施工中,于隧道兩側(cè)布置的托換新樁基及臨近的既有樁基,在一定程度上也有著改善隧道圍巖性質(zhì)、限制地層變位的作用,因此施工隧道的安全是有保證的。與此同時(shí),隧道施工及臨近建筑物樁基托換,也必然會(huì)對(duì)上部結(jié)構(gòu)及樁基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響,由于在施工中采取了可靠的技術(shù)措施,確保這種影響均在控制安全允許范圍之內(nèi)。6無(wú)砂混凝土鋼管灌注樁施工托換新樁采用ф300嵌巖無(wú)砂混凝土鋼管灌注樁,成孔過(guò)程中采用泥漿護(hù)壁,鋼管內(nèi)填充水泥漿與碎石固結(jié)體,先注水灰比0.5水泥漿置換孔內(nèi)護(hù)壁泥漿,再投放粒徑1cm～3cm碎石,碎石與水泥漿固結(jié)形成強(qiáng)度標(biāo)號(hào)C15的混凝土,從而完成鋼管灌注樁的施工。我們首次在無(wú)砂混凝土